科技攻关降服“沙魔”

当包兰铁路穿越腾格里沙漠来到宁夏中卫市沙坡头区境内时，一幅壮观景象映入眼帘:沙丘绵延起伏，黄河静静流淌，铁路两侧的流沙被防护林牢牢锁住，列车运行畅通无阻……

控制“沙龙”的奇迹离不开中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站的努力。日前，生态环境部公布全国第二批生态质量综合监测站名单，该站榜上有名。

防沙治沙“桥头堡”

20世纪50年代，被誉为“治沙魔方”的麦草方格在中卫市诞生。这确保了包兰铁路的畅通，并把沙漠逼退25公里。

然而，在风吹雨打日晒中，麦草方格的寿命不到3年，有时还需要补扎进行维护。2019年，沙坡头站科研团队研发出了升级版“魔方”——“刷状网绳式草方格沙障”，不仅固沙时间可延长至5到6年，还可实现工业化量产。

作为我国建立最早的沙漠综合治理研究站，沙坡头站被誉为防沙治沙的“桥头堡”，是全国生态质量监测网络的重要组成部分。

除了研发“刷状网绳式草方格沙障”外，沙坡头站还研究出“以固为主、固阻结合”“水量平衡、以水定植”等固沙理论与方法，不仅在本地取得了显著成效，还在全球防沙治沙领域得到了广泛应用与推广。

“我们的工作不只有防沙治沙，还包括对荒漠草原等环境的监测。”沙坡头站站长张志山说。

从生态系统类型而言，沙坡头站的监测对象涵盖了荒漠生态系统、荒漠草原生态系统、农田绿洲生态系统、高山峡谷生态系统以及黄河水生生态系统及其关键生态过渡带，实现了对沙漠周边多类型生态系统的全面覆盖。

在地理区域规划上，近期，沙坡头站将宁夏沙坡头国家级自然保护区和沙坡头区纳入监测版图；长远则着眼中卫市防沙治沙生态屏障，于生态保护红线周边开展半径30—60公里、面积30—100平方公里的生态风险监测，全方位涵盖沙漠-荒漠-绿洲及其过渡带、黄河及其支流水体、黄河黑山峡河段水体以及地质灾害区域。

监测任务虽然多元，但重点却非常突出。针对农田绿洲生态系统，沙坡头站紧密跟踪作物产量、轮作体系等生产性状，全面评估农药、化肥使用情况及水土保持、土地利用变化、水资源状况和生物多样性等关键因素；对黄河干流中卫段、清水河及黑山峡规划库区水生生态系统的水质、水文泥沙和水生物进行监测，全力保障黄河生态安全。

长期监测筑牢生态屏障

“长期的科学监测让我们拥有沙坡头附近近70年来连续的水文、土壤、气候、生物观测数据及特色观测数据，总量超过4.2TB。这些数据帮助科研人员深入剖析了生态系统的演变规律。”张志山告诉记者。

科技在沙坡头站生态质量监测网络中扮演着核心支撑角色。

在沙坡头站内一片沙地上，二三十间形状各异的玻璃房引人注目，这便是该站生物土壤结皮对全球气候变化响应研究实验观测场。

生物土壤结皮是沙坡头站近年的一项新研究，即在传统固沙技术基础上，利用人工生物土壤结皮提速沙化土地治理。利用传统固沙技术，天然结皮的形成至少需要5至10年，但在沙面人工种植蓝藻可以加快结皮进度，1年左右即可形成生物土壤结皮。

“这些玻璃房就是用来模拟不同升温条件的。玻璃房大小、形状不同，增温幅度也不同。”据沙坡头站副研究员杨昊天介绍，通过研究灌木、草本及生物土壤结皮的形态、生理及其对未来气候的适应机制，他们能更加科学合理地保护荒漠区生态环境。

在沙地的另一侧，科研人员正手持叶面积仪，对观测场里的植物进行“扫描”。原来，他们通过分析叶面积仪和光合呼吸测定仪的数据，能准确掌握不同植株的形态特征、生理过程以及健康状态。

记者了解到，沙坡头站的监测领域涵盖土壤、大气、生物等。该站采用专业观测方法，配备时域反射仪、中子水分仪、涡动相关碳通量监测仪等先进仪器，实现了对各类生态指标的高精度、自动化连续观测。

他们还充分利用卫星遥感技术，借助国内外多光谱4—8米、全色2米卫星影像数据，实现了每年一次的全面覆盖监测，确保年际影像时相的一致性。同时，沙坡头站还利用高精度轻量化无人机群，进一步提升对生态类型现状和变化的监测精度。

“我们将坚持长期监测，不断开展技术创新，用科研成果守护沙区生态屏障。”张志山说。